纳米C-S-H/PCE对蒸养UHPC力学性能增强机理研究

目前超高性能混凝土(UHPC)制品的力学性能有待进一步提升,采用纳米C-S-H/PCE对UHPC进行增强在理论上是一种可行的技术途径。本文研究了蒸养条件下掺入以聚羧酸(PCE)为分散剂的纳米水化硅酸钙(C-S-H/PCE)对UHPC力学性能的影响,通过测试水化热、水化产物、微观形貌和孔结构等对其机理进行了分析。结果表明,掺入3.0%(质量分数)纳米C-S-H/PCE可以显著提高蒸养UHPC的抗压强度和抗折强度。掺入纳米C-S-H/PCE可以促进UHPC的早期水化,生成更多的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,使水化放热温峰增高,并缩短达到水化温峰的时间。掺入纳米C-S-H/PCE可有效改善蒸养UHPC的孔结构,在掺量为3.0%(质量分数)时总孔隙率最小,有害孔比例最低。该研究可为纳米C-S-H/PCE在蒸养UHPC中的应用提供参考。

C-S-H-PCE对基准水泥体系水化的影响

传统的早强剂在实际应用过程中会对混凝土的早强性能和耐久性能产生一定的影响,因此开发新型早强剂尤为重要。其中新开发的纳米C-S-H-PCE新型早强剂能够更好地加速水泥基材料的早期水化,有利于水化产物的快速生成。探究C-S-H-PCE早强剂对基准水泥体系水化的影响,对C-S-H-PCE的研发和应用具有重要意义。本文基于水泥水化的溶解-沉淀理论,研究C-S-H-PCE对基准水泥体系水化各阶段的影响,通过水化热测试对比分析C-S-H-PCE、纳米SiO_(2)对水化历程的影响,并测定各阶段的凝结时间和抗压强度。结果表明,C-S-H-PCE的加入显著缩短水化诱导期、提高水化最大放热速率、促进未水化颗粒的溶解;C-S-H-PCE缩短了初凝和终凝时间,1d和3d的强度得到明显提升。由此可知C-S-H-PCE对基准水泥水化的作用规律和影响机制,从而建立了水化微结构和宏观力学性能之间的联系。

C-S-Hs-PCE对水泥流变性及水化性能的影响

为了促进水泥水化性能,采用共沉淀法制备C-S-Hs-PCE,将其掺入水泥浆体中,研究了水泥浆体流变性及水化性能。结果表明,掺加C-S-Hs-PCE可提高新拌浆体流变性,缩短水化诱导期,促进水泥水化放热。C-S-Hs-PCE提供的晶核促进了水化产物成核生长。随着C-S-Hs-PCE掺量增加,硬化水泥浆体中水化反应产物显著增多,大量水化产物有效填充微观孔隙,水化硬化体系微观结构密实程度提高,水化产物覆盖或生长在未水化颗粒表面,胶凝材料水化产物间黏结紧密,孔隙率显著减少,水泥硬化体系孔结构有效降低,大孔含量减少,纳米孔含量提高。掺加1.0%C-S-Hs-PCE可使得1 d抗压强度提高12.9%,3 d抗压强度提高18.2%,7 d抗压强度提高20.5%,28 d抗压强度提高12.6%。

基于PCE法和最大熵法的船舶不确定性优化设计

[目的]船舶不确定性优化设计(UDO)的关键在于不确定性的量化(UQ),传统的蒙特卡洛方法较为耗时且计算成本较高,故提出一种基于多项式混沌展开法(PCE)和最大熵法(MEM)的船舶UDO方法。[方法]首先,选取较低计算成本的PCE法来量化多个不确定参数作用下输出的随机性质;然后,根据正交多项式的特点,采用基于线性无关原则的改进概率配点法(IPCM)求解PCE系数;最后,利用推导的约束前4阶矩,结合最大熵法求解约束的概率密度函数(PDF),进而在失效域上积分得到UDO关注的约束失效概率。[结果]研究结果表明:改进概率配点法可以给出最优的概率配点数目,并显著减少样本点数量;基于PCE法和MEM法求解约束失效概率时,与蒙特卡洛法结果对比,其在不额外增加计算量的前提下亦可满足精度要求;散货船工程算例的优化结果验证了PCE法较常用的蒙特卡洛法在精度和效率上更具工程应用优势。[结论]该不确定性优化设计方法可以高效准确地实现船舶设计方案的稳健性和可靠性。

纳米CSH⁃PCE溶液处理再生骨料对再生骨料自密实混凝土力学性能与耐久性的影响

为了提高再生骨料在自密实混凝土中的利用率,对纳米CSH-PCE溶液处理的再生骨料对再生骨料自密实混凝土(RCASCC)的工作性能、抗压强度、抗气体渗透性、抗氯离子渗透性、毛细吸水、抗冻融性的影响进行试验研究,并结合扫描电镜探讨了纳米CSH-PCE溶液作用的微观机理。结果表明:纳米CSH-PCE溶液处理的再生骨料对RCASCC的工作性能影响较小,能有效提升其抗压强度和耐久性能。随着处理再生骨料的纳米CSH-PCE溶液浓度从1%升高至20%,再生自密实混凝土的抗压强度先增大后减小。当纳米CSH-PCE溶液浓度为7%时,再生混凝土的28d抗压强度达到最大值。其原因是再生骨料表面的纳米CSH-PCE晶核颗粒为再生骨料与新浆体之间的界面提供成核位点,促进水泥水化,且晶核颗粒粒径很小,可填充界面过渡区的孔隙,使基体结构更密实。

C-S-H-PCE协同TEA对锂渣复合体系早期性能的影响

为了提升锂渣复合水泥浆体早期工作性及强度发展,研究了水化硅酸钙晶核与聚羧酸减水剂复合物(C-S-H-PCE)与三乙醇胺(TEA)对锂渣复合水泥流变性与水化性能协同效应。结果表明,C-S-H-PCE改善了新拌锂渣复合水泥浆体流变性,使得浆体表观黏度及剪切应力逐渐下降。而TEA则显著降低新拌浆体流变性,随着TEA掺量增加,新拌锂渣复合水泥浆体表观黏度及剪切应力逐渐增加。C-S-H-PCE与TEA复掺对锂渣复合水泥浆体凝结时间缩短具有协同作用,可大幅缩短浆体凝结时间,促进早强抗压强度发展。掺加3%C-S-H-PCE和0.5%TEA可分别使浆体初凝和终凝时间缩短70%和72%。当C-S-H-PCE掺量为3%,TEA掺量为0.1%时,锂渣复合水泥砂浆1 d、3 d、7 d及28 d抗压强度分别增长105.9%、78.8%、52.3%及10.1%。C-S-H-PCE通过提供成核位点促进硅酸盐矿物早期水化及锂渣后期火山灰反应。而TEA通过促进水泥及锂渣中铝相溶解,促进钙矾石(AFt)相生成及AFt相向单硫型水化硫铝酸钙(AFm)相转化。

C-S-H-PCE协同Al_(2)(SO_(4))_(3)对锂渣复合水泥水化性能影响

为了提升锂渣复合水泥浆体早期强度发展,研究了水化硅酸钙晶核与聚羧酸减水剂复合物(C-S-H-PCE)及Al_(2)(SO_(4))_(3)对锂渣复合水泥水化性能的协同效应。结果表明,C-S-H-PCE与Al_(2)(SO_(4))_(3)协同促进锂渣复合水泥浆体凝结硬化。2%C-S-H-PCE复配6%Al_(2)(SO_(4))_(3)使得复合水泥初凝时间和终凝时间分别缩短71.2%和68.1%,复合水泥砂浆1 d、3 d和28 d抗压强度分别增长37.6%,33.1%和9.9%。C-S-H-PCE通过提供成核位点促进硅酸盐矿物早期水化及锂渣后期火山灰反应,使得水化诱导期缩短,水化第二放热峰逐渐前移,水化放热总量和CH生成量增加。Al_(2)(SO_(4))_(3)溶解出Al3+促进钙矾石(AFt)生成,且可促进锂渣矿物相溶解并参与火山灰反应,使得硬化体系密实性提高。

不同类型PCE对UHPC性能影响研究

为保证超高性能混凝土(UHPC)良好的早期强度,通常需要蒸养措施,然而蒸养成本较高,为提升免蒸养UHPC性能,通过制备聚羧酸减水剂(PCE)、早强型PCE和硅酸钙晶核PCE(CSH-PCE),研究对免蒸养UHPC拌和物和易性和UHPC力学性能的影响。结果表明掺入3种不同类型的PCE对UHPC坍落度的影响差异性并不明显,但掺入早强型PCE和CSH-PCE后会造成免蒸养UHPC坍落度1h经时损失明显下降,初凝时间缩短,早期力学性能明显提升,同时掺入早强型PCE造成了UHPC的28d抗压、抗折和劈裂抗拉强度的下降。文中研究为UHPC中不同类型PCE的开发和使用提供技术参考。

生物降解作用下地下水中TCE、PCE迁移转化的数值模拟研究

根据室内三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)运移转化的土柱实验和研究区地下水化学特征,建立了研究区微生物作用下TCE、PCE迁移转化的数学模型,并进行了计算机数值模拟,模拟结果与实测值基本一致,表明本次研究建立的数学模型是正确的,研究区地下水中存在生物降解作用,为下一步有机污染的治理提供了科学依据。

降粘型聚羧酸减水剂结构与性能研究

以不同分子量异戊烯基聚氧乙烯醚、乙烯基三乙氧基硅烷、丙烯酸为原材料,设计制备了不同侧链密度和不同主链长度结构的降粘型减水剂(V-PCE)。通过净浆排空时间、净浆流变及混凝土试验研究,评估了的V-PCE对浆体流动性能的影响。结果表明,固定侧链长度不变,随着酸醚比的增大,分子的侧链密度逐渐降低,主链长度逐渐增大,电荷密度逐渐增大;固定酸醚比,随着侧链长度增大,主链长度减小,电荷密度逐渐降低。具有较长主链、短侧链、较低侧链密度及较高电荷密度的IPEC1200AA2.50和IPEG1200AA3.00具有优异的降粘效果。

考虑预应力松弛的张拉整体机械臂可靠性分析

柔性张拉整体结构可应用于桥梁、机械臂和深空探测等多种工程场景。以张拉整体机械臂为例,应力松弛导致的绳索预应力水平下降可能带来驱动变形响应的不确定性,从而造成结构功能失效。因此,研究绳索预应力松弛不确定性在张拉整体结构中的传播对机械臂作动位移的定量控制十分必要。然而,张拉整体机械臂可能包含数十甚至上百根绳索,采用Monte Carlo方法对设计变量进行随机抽样时将面临“维度灾难”。通过对机械臂工作服役时间引入概率模型,并结合独立同分布假设,该文从钢索预应力设计规范出发,将随机发生的预应力松弛引入了基于共旋坐标法的结构可靠性分析。该文采用基于最小角回归的稀疏混沌多项式展开(polynomial chaos expansion,PCE)方法,对张拉整体机械臂作动位移进行不确定性传播分析,实现了对结构响应概率密度分布的快速预测。针对该文研究的12杆、36绳结构,稀疏PCE方法在仅使用500次有限元模拟结果作为训练数据的情况下便能获得足够高的预测精度,很好地解决了“维度灾难”问题,提高了分析效率。在此基础上,对设计变量进行灵敏度分析,准确找出对机械臂作动位移影响最大的绳索。研究结果表明,只需对该绳索进行材料选型改进,便能够大幅提高机械臂的长时作动可靠度。该文方法可应用于张拉整体机械臂的动力学问题不确定性量化及可靠性结构优化设计。

对数曲面楔块的PCE型离合器动力学特性分析

在分析强制连续约束型离合器(PCE型离合器)结构和工作原理的基础上,对离合器关键零件——楔块进行了设计,并构造出了对数曲面楔块与单圆弧曲面楔块PCE型离合器的三维模型。将模型导入ADAMS中进行动力学仿真,模拟了离合器楔合过程的动作过程。对两种离合器的楔合时间、接触力及溜滑角等参数的分析表明,对数曲面楔块的离合器楔合迅速,其瞬态冲击力与稳态接触力小于单圆弧曲面楔块离合器的瞬态冲击力与稳态接触力。

胶态泡沫在饱和介质迁移特性及对PCE冲洗效果

利用表面活性剂胶态微泡沫冲洗技术来提高四氯乙烯(PCE)在地下水的溶解性和流动性,提高污染物迁移通量,强化去除效果.主要工艺参数和影响因素对泡沫稳定性的影响,结果表明4000r/min的搅拌转数即可产生稳定的胶态微泡沫,泡沫稳定性随表面活性剂浓度增大有小幅度提高,PCE对泡沫稳定性有不利影响;胶态微泡沫在含水层的迁移规律表明,泡沫前端迁移时不断破裂并气液分离,形成气体在上部,液体在下部,后续泡沫稳定向前推流的迁移模式,泡沫在含水层中受到地下水的静水压力,与在土壤迁移相比其体系压力更大,泡沫破裂更严重、迁移速率更慢;和液体冲洗相比,泡沫冲洗对PCE增溶增流效果明显,介质粒径为0.1~0.25mm、0.25~0.5mm和0.5~1mm时,PCE去除率分别达到83.7%、90.8%和98.2%,介质粒径越大,去除效果越明显.

PCE超越离合器弹簧的磨损及疲劳寿命分析

PCE超越离合器的弹簧运动、受载复杂,其寿命直接影响离合器的可靠性。文中采用动力学仿真方法对离合器接合及稳定传动阶段弹簧与楔块的相对速度进行了分析,基于Archard磨损模型计算获得了离合器接合瞬态与稳定传动两种状态下弹簧磨损断裂的时间。通过有限元方法分析了离合器接合状态下弹簧应力,采用Manson-Coffin模型对弹簧疲劳寿命进行了预测。研究结果表明:弹簧最大应力出现在弹簧与楔块侧槽接触处;弹簧疲劳裂纹产生寿命长于磨损断裂寿命,即弹簧的寿命取决于磨损。文中研究可为PCE离合器中弹簧的设计提供依据。

高锰酸钾降解地下水中PCE的研究

以氯代有机污染物中常见的PCE为目标污染物，以自制高锰酸钾溶液为氧化剂，采用批实验方法，探讨了高锰酸钾降解PCE的反应动力学、影响因素以及反应机理。反应结果表明，高锰酸钾降解PCE的反应符合一级动力学方程，反应活化能E为57．119kJ／mol，在30℃条件下，反应速率常数为0．0076min^-1，半衰期为91．20min。在pH在3～10，离子强度在0～0．1030mol／L之间变化时，反应速率不受明显影响。

阿基米德曲面楔块的PCE型离合器动力学特性分析

根据离合器设计理论,设计了阿基米德曲面楔块的PCE型离合器和单圆弧曲面楔块的PCE型离合器。在对两种PCE型离合器进行三维几何造型基础上,建立其动力学模型,对比分析了阿基米德曲面楔块的PCE型离合器与单圆弧曲面楔块的PCE型离合器的楔合时间、楔入冲击力及稳态楔合力等参数,结果表明阿基米德曲面楔块的PCE型离合器具有楔入迅速、冲击较小、稳态楔合力小的特点,具有较好的综合性能。文中研究为阿基米德曲面楔块的PCE型离合器的设计及应用提供了重要依据。

TCE/PCE的DNAPL污染及零价铁墙防治技术

介绍了一种国内环保领域鲜有提及的土壤及地下水中的重非水相液体污染即:DNAPL污染,并以三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)为例阐述了其产生来源、危害及污染行为。针对DNAPL污染,详细论述了零价铁墙防治原理、降解途径及其主要的影响因素。

银杏叶片剂对γ射线诱发的小鼠PCE和生殖细胞微核率的影响

[目的 ]研究60 Co γ射线照射小鼠后 6d和 12d对骨髓嗜多染红细胞 (PCE)和生殖细胞微核的影响及银杏叶片的纠正作用。 [方法 ]清洁级ICR小鼠 48只随机分为 6组 :6d未辐射组 (阴性对照组 )、辐射组 (阳性对照组 )、银杏组 ;12d未辐射组 (阴性对照组 )、辐射组 (阳性对照组 )、银杏组。每只小鼠全身一次性 5 .0Gy剂量60 Co γ射线照射 ,未辐射组假性辐射。此后每天银杏叶片 10mg灌胃 ,连续 6d或 12d。于未次灌胃后次日 (第 7天和第 13天 )观察小鼠PCE和睾丸生殖细胞微核率。 [结果 ]灌胃 6d ,辐射组PCE和睾丸生殖细胞微核率显著高于未照射组 (P <0 .0 1,P <0 .0 5 ) ,银杏组PCE微核率显著低于辐射对照组 (P <0 .0 5 ) ,但睾丸生殖细胞微核率差异无显著性 (P >0 .0 5 )。灌胃 12d辐射组PCE微核率与未照射组比差异无显著性 (P >0 .0 5 ) ,但显著低于灌胃 6d辐射组 (P <0 .0 5 )。辐射组、银杏组睾丸生殖细胞微核率显著高于未照射组 (P <0 .0 5 ) ,分别与 6d组比有下降但无统计学意义。 [结论 ]辐射后第 7天小鼠PCE、睾丸生殖细胞具有遗传损伤作用 ,银杏叶片具有纠正辐射引起的损伤作用。辐射后第 13天PCE。

浅层地下水PCE/TCE污染原位曝气修复模拟研究

通过TMVOC软件模拟了PCE/TCE在渗流区"自然"环境条件下的污染物泄露、重新分布和原位曝气修复过程中的污染物运移行为,确定了最佳曝气流量和曝气时间。结果表明:PCE/TCE污染物在泄露和重新分布过程中在重力作用和毛细作用下污染范围不断扩大,污染羽在垂直方向到达隔水层,水平方向达到23.3m,顺水流方向的污染范围明显大于逆水流方向。曝气修复初期污染范围会有所扩大,但是污染物浓度和总量会减少,曝气影响范围并不是随着曝气流量的增加而线性增大,超过最佳曝气流量值后,增大曝气流量对影响范围的改变效果不大。论文研究条件下最佳曝气速率为6m3/h,影响半径达18m,需要45d完成修复,实际工程中应根据区域面积及地下水埋深确定曝气井数量。

螺旋藻(Spirulina Platensis)多糖蛋白对辐射诱发小鼠PCE微核率及白细胞数的影响

本试验通过对NIH小鼠骨髓细胞微核分析及外周血白细胞计数表明,螺旋藻多糖蛋白能显著减轻辐射对小鼠PCE微核率及白细胞数的影响。故螺旋藻多糖蛋白有可能作为一种新的有效的天然辐射防护剂。